Долгое время единственной русской церковью во французской Ривьере был храм святых Николая и Александры в Ницце. Такое неудобство побудило русских эмигрантов в 1886 году устроить в Канне первую церковь. Это была домовая церковь на вилле Александры Феодоровны Трипе, урождённой Скрипицыной, богослужения в которой время от времени совершались попечением клира из Ниццы. В 1889 году с приездом в Канн Великой Герцогини Анастасии Михайловны Мекленбург-Шверинской богослужения в этой церкви стали более регулярными благодаря приехавшему с ней из Шверина причту.
Небольшое здание домовой церкви оказалось не в состоянии вмещать всех желавших помолиться. В виду этого духовник Великой Герцогини Анастасии Михайловны протоиерей Григорий Остроумов в 1893 году обратился к проживавшему в Канне ее брату Великому Князю Михаилу Михайловичу с просьбой о содействии в построении нового, более обширного храма.
Под председательством Великого Князя был составлен строительный комитет, некоторые члены которого кроме уже данных ими пожертвований на построение храма обязались вносить в течение 10 лет каждый ежегодно по 250 франков на его содержание. А. Ф. Трипе предложила в дар под церковь участок земли в 1750 м². Построен французским архитектором Луи Нуво в 1894 году.
Закладка церкви во имя святого Архистратига Божия Михаила вместимостью на 400 человек была совершена по благословению митрополита Санкт-Петербургского и Ладожского Палладия 23 апреля (5 мая) 1894 года, а её освящение — 22 ноября (4 декабря) того же года. После освящения храма муниципалитет Канн объявил о своём решении переименовать улицу, на которой была построена церковь, в бульвар Александра III.
Церковь получила значительные пожертвования от членов Российской Императорской Фамилии. Так, Великим Князем Михаилом Михайловичем были пожертвованы священные сосуды, напрестольный крест, Евангелие и серебряное кадило. Великий Князь Сергей Михайлович пожертвовал металлическую церковную ограду. Князь С. М. Голицын — на главу храма ажурный крест и две старинной итальянской живописи поставные иконы: Спасителя и Божией Матери. Среди реликвий церкви значимы ковчег с мощами Иоанна Кронштадтского, Серафима Саровского и Симеона Верхотурского.
Во время Первой мировой войны приход храма оказывал помощь раненным солдатам и офицерам Экспедиционного корпуса Русской армии во Франции, проходившим лечение в каннском вспомогательном госпитале № 203. Многие из них похоронены на городском кладбище Гран-Жас, где над общей могилой русских и сербских воинов был воздвигнут величественный мраморный крест.
В 1921 году в церкви состоялось венчание Великого Князя Андрея Владимировича с балериной Матильдой Кшесинской.
В межвоенный период русская колония была многочисленна как никогда раньше. Приход каннского храма участвовал в организации лагерей «Национальной организации Витязей» на территории каннского гольф-клуба.
В послевоенное время община каннского храма переживала возрождение во время настоятельства священника Игоря Дулгова, который продолжал заниматься молодёжью, служил в Русском доме для престарелых, заботился о духовном просвещении, в том числе посредством издания приходского листка. В это время при храме действовала иконописная мастерская Цевчинского, который написал для храма ряд икон и расписал вход храма под колокольней. Изобразительным творчеством на приходе занимался также обращённый из католичества художник Робер Мишо-Вернез, рукоположённый в священника с именем Патрикий.
Силами русской общины на каннском некрополе Абади была воздвигнута Успенская часовня-костница для сохранения останков православных христиан, похороненных на кладбищах Гран-Жас и Абади (вплоть до 1998 года в часовню, согласно поминальным спискам, были перенесены останки 345 человек).
По случаю своего столетия в 1994 году каннская церковь была реставрирована с участием властей города и департамента.
Мэрией города Канны храм был закрыт 4 августа 2015 года из-за угрозы падения купола колокольни, близлежащая территория огорожена, подход к храму запрещен. Утром 5 сентября купол упал на крышу правого притвора.
В 1924 году в крипте храма был похоронен Принц Пётр Александрович Ольденбургский.
В 1929 и 1931 году там же погребли Великих Князей Николая Николаевича Младшего и Петра Николаевича. Рядом с ними лежат их супруги урожденные Принцессы Анастасия и Милица Николаевны Черногорские.
В 1933 году здесь был похоронен Герой Первой Мировой войны, Главнокомандующий войсками Кавказского фронта генерал-от-инфантерии Н.Н. Юденич. В 1957 году по желанию его вдовы гроб был перенесен на русское кладбище Кокад в Ницце.
В 2014 году внучатые племянники Великого Князя Николая Николаевича Князья Николай Романович и Димитрий Романович обратились к Правительству России с просьбой о перезахоронении останков Великого Князя и его супруги в России. Идею о перезахоронении поддержал Председатель Государственной Думы РФ Сергей Нарышкин. Прах Великого Князя и его супруги был эксгумирован 24 апреля 2015 года, после чего останки были переложены в новые гробы и отслужена панихида, которую провёл архиепископ Женевский и Западно-Европейский Михаил (Донсков) (ныне на покое). Затем останки на автомобилях были доставлены в Париж, где в базилике Дома инвалидов прошёл экуменический молебен с участием французских и российских официальных лиц. Перезахоронение останков Николая Николаевича и его супруги Анастасии Николаевны состоялось 30 апреля 2015 году в Москве, в часовне в честь Преображения Господня на Братском воинском кладбище.
В крипте храма остаются захоронения брата Николая Николаевича Великого Князя Петра Николаевича и его супруги Великой Княгини Милицы Николаевны. Предполагается, что их останки будут перезахоронены в Крыму.
Также в храме находятся могилы Елены Ваглиано (1909—1944), героини французского движения Сопротивления, а также членов её семьи, прихожан и ктиторов храма; могила первого настоятеля храма — архиепископа Каннского и Марсельского Григория (Остроумова) (из вдовых протоиереев) и его жены; ряд поминальных табличек, в том числе в память протоиерея Николая Соболева, второго настоятеля храма.
В послереволюционное время храм неоднократно менял свои юрисдикции. В ноябре 2021 года суд в Грассе постановил, что церковь Архангела Михаила в Каннах законно принадлежит России. Деньги на реставрацию готовы выделить местные бизнесмены. Община храма надеялась и на финансовую помощь из России.
В настоящее время храм относится к Архиепископии православных русских церквей в Западной Европе Московского Патриархата. Настоятелем является протопресвитер Иоанн Гейт.